(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方を開閉駆動するカム軸の前記内燃機関の駆動軸に対する相対的な回転変位を調整する可変バルブタイミング装置を通電制御するバルブタイミング制御装置において、
前記駆動軸に対する前記カム軸の実際の回転変位である実変位を検出する実変位検出手段と、
前記回転変位を調整する前記可変バルブタイミング装置を通電制御するときの制御電圧と前記回転変位を保持するための保持電圧との電位差と、前記通電制御により前記回転変位が変化するときの前記制御電圧と前記保持電圧との単位電位差当たりの変位速度を表す速度率とを乗算した値の積算値を、前記通電制御により前記回転変位が変化するときの見込み変位として算出する変位算出手段と、
前記実変位検出手段が検出する前記実変位と、前記通電制御により前記回転変位が変化するときの応答遅れを含んだ前記見込み変位である遅れ変位との差を前記見込み変位の変位誤差として算出する誤差算出手段と、
前記見込み変位に前記変位誤差を加算して前記見込み変位を補正する変位補正手段と、
前記回転変位の目標変位と前記変位補正手段による補正後の前記見込み変位との差を前記速度率で除算することにより、補正後の前記見込み変位から前記目標変位に達するまでの前記制御電圧と前記保持電圧との電位差の電圧積算値を算出する積算値算出手段と、
前記電圧積算値に基づいて前記制御電圧を算出する制御電圧算出手段と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記誤差算出手段は、前記変位算出手段が前記見込み変位を算出するタイミングよりも後の先読み時間における前記変位誤差である先読み誤差を算出し、
前記変位補正手段は、前記見込み変位に前記先読み誤差を加算して前記見込み変位を補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記先読み時間は、前記応答遅れの時定数に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記先読み時間は、前記応答遅れの時定数よりも短く設定されることを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
前記変位誤差に基づいて前記可変バルブタイミング装置の作動特性を補正する特性補正手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記特性補正手段は、前記変位誤差に基づいて、前記作動特性として、前記速度率または前記応答遅れの時定数の一方と前記保持電圧とを補正し、前記速度率または前記応答遅れの時定数の他方を補正しないことを特徴とする請求項５に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項７】
前記特性補正手段は、前記変位誤差に基づいて、前記作動特性として、前記保持電圧と前記速度率と前記応答遅れの時定数とを補正することを特徴とする請求項５に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項８】
前記特性補正手段は、前記回転変位の変位速度が所定速度以上の場合、前記作動特性として前記速度率と前記応答遅れの時定数とのうち少なくともいずれか一方だけを補正し、前記回転変位の変位速度が所定速度より小さい場合、前記作動特性として前記保持電圧だけを補正することを特徴とする請求項５に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項９】
前記制御電圧算出手段は、前記制御電圧を算出するサンプル時間間隔で前記電圧積算値を除算し、除算した値に前記保持電圧を加算した値に基づいて前記制御電圧を算出することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項１０】
前記制御電圧算出手段は、算出した前記制御電圧が上限値より大きい場合は前記上限値を前記制御電圧とし、算出した前記制御電圧が下限値より小さい場合は前記下限値を前記制御電圧とすることを特徴とする請求項９に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項１１】
前記制御電圧算出手段は、前記実変位が増加して前記目標変位に向かう場合、補正後の前記見込み変位が前記目標変位より増加しても、前記実変位が前記目標変位よりも小さい所定変位に達するまでは前記制御電圧を上限値に設定し、前記実変位が減少して前記目標変位に向かう場合、補正後の前記見込み変位が前記目標変位より減少しても、前記実変位が前記目標変位よりも大きい所定変位に達するまでは前記制御電圧を下限値に設定することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項１２】
前記制御電圧算出手段は、前記実変位が増加して前記目標変位に向かう場合、補正後の前記見込み変位が前記目標変位より増加しても、前記実変位が前記目標変位よりも小さい所定変位に達するまでは前記目標変位を増加側にオフセットさせ、前記実変位が減少して前記目標変位に向かう場合、補正後の前記見込み変位が前記目標変位より減少しても、前記実変位が前記目標変位よりも大きい所定変位に達するまでは前記目標変位を減少側にオフセットさせることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方を開閉駆動するカム軸の駆動軸に対する相対的な回転変位を調整する可変バルブタイミング装置を通電制御するバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方を開閉駆動するカム軸の駆動軸に対する相対的な回転変位（回転角度）を調整する可変バルブタイミング装置が知られている。駆動軸に対するカム軸の回転変位が変化することにより、吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングであるバルブタイミングが調整される。
【０００３】
回転変位の目標変位は、エンジン回転数等の運転状態に基づいて設定され、回転変位が目標変位に達するように可変バルブタイミング装置は通電制御される。
特許文献１では、フィードバック制御により回転変位が目標変位に追従し回転変位が安定して保持されているときの通電制御量を学習し、目標変位に回転変位を高精度に一致させる静特性を向上させようとしている。そして、フィードバック制御のＰＤ制御により、回転変位を目標変位に速やかに一致させる動特性を向上させようとしている。
【０００４】
また、特許文献２では、ばね係数、摩擦係数、慣性モーメント等の回転変位が変化するときの動特性を表す特性値のうち摩擦係数が、クランク軸に対するカム軸の相対的な回転変位の変化率、つまり可変バルブタイミング装置の作動速度に応じて変化し、摩擦係数の変化に応じて可変バルブタイミング装置の制御応答性が異なることを考慮している。そして、特許文献２では、可変バルブタイミング装置の作動速度に応じて摩擦係数特性を設定し、可変バルブタイミング装置に対する制御量を調整する。
【０００５】
例えば、特許文献２では、作動速度が小さいほど摩擦係数を大きく設定して制御量を増大させることにより、駆動初期等で摩擦トルクが大きくなるときに初期応答性を向上させ、作動速度が大きいほど摩擦係数を小さくして制御量を減少させることにより過剰な応答を抑制し、安定した制御応答性を得ようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５５７６６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１において、ＰＤ制御の制御ゲインを調整して回転変位が目標変位に向かって変化するときの動特性を向上させると、静特性が低下することが知られている。可変バルブタイミング装置の静特性が低下すると、回転変位が目標変位に一致しないので、エミッション、燃費が悪化する。
【０００８】
一方、静特性の低下を防止しようとすると、動特性を十分に向上させることができない。その結果、回転変位が目標変位から離れている過渡状態が長くなるので、静特性の低下と同様に、エミッション、燃費が悪化するという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２では、ばね係数、摩擦係数、慣性モーメント等の動特性を表す特性値を使用し、現在の回転変位および回転変位の変化率に基づいて可変バルブタイミング装置に対する制御量を算出することにより現在の制御応答性を安定させようとしているのであって、動特性を表す特性値を使用して動特性の向上を目指しているわけではない。
【００１０】
そして、特許文献２では、制御量を算出するために動特性の特性値を使用してはいるものの、可変バルブタイミング装置に対する通電制御の結果生じる現在の回転変位および回転変位の変化率に応じた制御量しか算出できない。したがって、将来の回転変位および回転変位の変化率を予測して制御量を算出することにより、静特性の低下を防止しつつ動特性を向上させることはできない。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、可変バルブタイミング装置の静特性を低下させることなく動特性を向上させるバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１から１２に係る発明によると、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方を開閉駆動するカム軸の内燃機関の駆動軸に対する相対的な回転変位を調整する可変バルブタイミング装置を通電制御するバルブタイミング制御装置において、回転変位を調整する可変バルブタイミング装置を通電制御するときの制御電圧と回転変位を保持するための保持電圧との電位差と、通電制御により回転変位が変化するときの制御電圧と保持電圧との単位電位差当たりの変位速度を表す速度率とを乗算した値の積算値を、通電制御により回転変位が変化するときの見込み変位として変位算出手段が算出する。
【００１３】
このように、制御電圧と保持電圧との電位差と速度率とを乗算すると、制御電圧と保持電圧との電位差に応じた可変バルブタイミング装置の回転変位の作動速度である変位速度が算出される。したがって、制御電圧と保持電圧との電位差と速度率とを乗算した値である変位速度の積算値は、保持電圧で保持されていた保持位置からの見込み変位を表す。見込み変位は、通電制御により可変バルブタイミング装置の回転変位が変化するときの応答遅れを含んでおらず、通電制御による可変バルブタイミング装置の将来の回転変位を表している。
【００１４】
さらに、積算値算出手段は、回転変位の目標変位と補正後の見込み変位との差を速度率で除算し、補正後の見込み変位から目標変位に達するまでの制御電圧と保持電圧との電位差の電圧積算値を算出する。制御電圧算出手段は、電圧積算値に基づいて制御電圧を算出する。
【００１５】
目標変位と補正後の見込み変位との差を速度率で除算して算出された電圧積算値は制御電圧と保持電圧との電位差と時間とを乗算した値であるから、電圧積算値に基づいて制御電圧を算出できる。
【００１６】
このように、請求項１から１２に係る発明では、目標変位と、実変位よりも後の将来の回転変位を表す見込み変位との変位差に基づいて、回転変位が目標変位に達するまでに要する電圧積算値を予め算出し、可変バルブタイミング装置を通電制御するための制御電圧を電圧積算値に基づいて算出する。
【００１７】
これにより、目標変位と実変位との現在の変位差に基づいて制御電圧をフィードバック制御するのではなく、回転変位が目標変位に達するまでに要する予め算出された電圧積算値に基づいて、目標変位への到達時間が極力短くなるように制御電圧を算出できるので、可変バルブタイミング装置の動特性を極力向上できる。
【００１８】
そして、動特性が向上するように算出した制御電圧により可変バルブタイミング装置を通電制御しても、電圧積算値になるように可変バルブタイミング装置を制御電圧により通電制御すれば、静特性を低下させることなく回転変位を目標変位に一致させることができる。
【００１９】
尚、見込み変位は、可変バルブタイミング装置の作動特性を表す特性値として、速度率および保持電圧に基づいて算出されるので、特性値に誤差が生じていると、見込み変位、さらには見込み変位に基づいて算出した電圧積算値および制御電圧にも誤差が生じる。このように誤差が生じている電圧積算値および制御電圧で可変バルブタイミング装置を通電制御すると、可変バルブタイミング装置の作動が不安定になる。
【００２０】
ここで、見込み変位の変位誤差は、実変位と、応答遅れを含んだ見込み変位である遅れ変位との差となって現れる筈である。
そこで、請求項１から１２に係る発明では、実変位と、応答遅れを含んだ見込み変位である遅れ変位との差を見込み変位の変位誤差として算出し、算出された変位誤差を見込み変位に加算して見込み変位を補正するので、可変バルブタイミング装置の作動特性を表す特性値に誤差が生じていても、見込み変位を適切に算出できる。その結果、可変バルブタイミング装置の作動を安定させ、静特性を低下させることなく動特性を向上させることができる。
【００２１】
ところで、実変位と、応答遅れを含んだ見込み変位である遅れ変位との差を見込み変位の変位誤差として算出する場合、この変位誤差は応答遅れにより生じた誤差である。一方、見込み変位は実変位および遅れ変位よりも後の将来の回転変位を表している。したがって、見込み変位を補正する場合、見込み変位と同様に将来予測される変位誤差により補正することが望ましい。
【００２２】
そこで、請求項２に係る発明では、誤差算出手段は、変位算出手段が見込み変位を算出するタイミングよりも後の先読み時間における変位誤差である先読み誤差を算出し、変位補正手段は、見込み変位に先読み誤差を加算して見込み変位を補正する。
【００２３】
このように、見込み変位を算出するタイミングよりも後の先読み時間における変位誤差である先読み誤差を算出することにより、今回算出する見込み変位を高精度に補正できる。尚、先読み誤差は、変位誤差の変化に基づいて予測して算出できる。
【００２４】
請求項３に係る発明によると、先読み誤差を算出するときの先読み時間は応答遅れの時定数に基づいて設定される。見込み変位の応答遅れは、応答遅れの時定数に応じて変化するので、先読み時間が応答遅れの時定数に基づいて設定されることにより、先読み誤差を高精度に算出できる。
【００２５】
ただし、時定数をそのまま先読み時間とすると、先読み時間が長くなりすぎ、先読み誤差の算出精度が低下することが経験的に知られている。
そこで、請求項４に係る発明によると、先読み時間は、応答遅れの時定数よりも短く設定される。これにより、先読み誤差を算出するときの先読み時間が長くなりすぎることを防止し、先読み誤差を高精度に算出できる。
【００２６】
請求項５に係る発明によると、特性補正手段は、見込み変位の変位誤差に基づいて可変バルブタイミング装置の作動特性を補正する。
見込み変位は、可変バルブタイミング装置の作動特性を表す保持電圧および速度率に基づいて算出されるので、可変バルブタイミング装置の作動特性に誤差があると、その誤差に応じて見込み変位に変位誤差が生じる。言い換えれば、見込み変位の変位誤差に基づいて可変バルブタイミング装置の作動特性を補正することができる。可変バルブタイミング装置の作動特性を補正することにより、見込み変位を高精度に算出し、見込み変位および作動特性に基づいて制御電圧を高精度に算出できる。
【００２７】
ところで、可変バルブタイミング装置の作動特性である動特性の変化により生じる変位誤差に対して、速度率および時定数がそれぞれどの程度の割合を占めているかを判別することは困難である。したがって、変位誤差に基づいて速度率および時定数の両方を補正すると、却って動特性が不安定になることがある。また、動特性が不安定になることを防止するために速度率および時定数の補正量を抑えると、速度率および時定数を補正して変位誤差を解消するまでに要する時間が長くなることがある。
【００２８】
そこで、請求項６に係る発明によると、特性補正手段は、見込み変位の変位誤差に基づいて、作動特性として、速度率または応答遅れの時定数の一方と保持電圧とを補正し、速度率または応答遅れの時定数の他方を補正しない。
【００２９】
このように、動特性として速度率または時定数の一方だけを補正するので、補正により動特性が不安定になることを抑制できる。さらに、動特性が不安定になりにくいので、動特性の補正量を大きくし、動特性を補正して変位誤差を短時間で解消することができる。
【００３０】
ただし、動特性に関与する速度率および時定数を変位誤差に基づいて適切に補正できるのであれば、請求項７に係る発明のように、見込み変位の変位誤差に基づいて、作動特性として、保持電圧と速度率と応答遅れの時定数とを補正することが望ましい。
【００３１】
これにより、可変バルブタイミング装置の作動特性として最適な特性値を得ることができる。
請求項８に係る発明によると、特性補正手段は、回転変位の変位速度が所定速度以上の場合、作動特性として速度率と応答遅れの時定数とのうち少なくともいずれか一方だけを補正し、回転変位の変位速度が所定速度より小さい場合、作動特性として保持電圧だけを補正する。
【００３２】
回転変位の変位速度が所定速度以上の場合、可変バルブタイミング装置の作動状態は過渡状態であるから、静特性ではなく、動特性として速度率と応答遅れの時定数とのうち少なくともいずれか一方だけを補正することにより、極力速やかに、かつ安定して目標変位に回転変位を近づけることができる。
【００３３】
一方、回転変位の変位速度が所定速度より小さい場合、回転変位は目標変位に近づいている。つまり、可変バルブタイミング装置の作動状態は保持状態に近づいているので、動特性ではなく静特性として保持電圧だけを補正することにより、目標変位に回転変位を高精度に一致させることができる。
【００３４】
請求項９に係る発明によると、制御電圧算出手段は、制御電圧を算出するサンプル時間間隔で電圧積算値を除算し、除算した値に保持電圧を加算した値に基づいて制御電圧を算出する。
【００３５】
制御電圧を算出するサンプル時間間隔で電圧積算値を除算すると、今回と次回とのサンプル時間間との間に、可変バルブタイミング装置を通電制御して目標変位に回転変位を一致させるために必要な制御電圧と保持電圧との電位差が算出される。したがって、この電位差に保持電圧を加算した制御電圧で通電制御できるのであれば、最短の場合、今回と次回とのサンプル時間間との間に、可変バルブタイミング装置を通電制御して目標変位に回転変位を一致させることができる。
【００３６】
ただし、通常、制御電圧の規格として、上限値と下限値とが設定されているので、請求項１０に係る発明のように、制御電圧算出手段は、算出した制御電圧が上限値より大きい場合は上限値を制御電圧とし、算出した制御電圧が下限値より小さい場合は下限値を制御電圧とする。
【００３７】
尚、制御電圧の上限値は、例えば保持位置に対して進角側に回転変位を変化させるときの最大電圧を表し、下限値は、保持位置に対して遅角側に回転変位を変化させるときの最小電圧を表している。
【００３８】
このように、制御電圧の上限値または下限値で可変バルブタイミング装置を通電制御することにより、極力短時間で目標変位に回転変位を一致させることができる。
請求項１１に係る発明によると、制御電圧算出手段は、実変位が増加して目標変位に向かう場合、補正後の見込み変位が目標変位より増加しても、実変位が目標変位よりも小さい所定変位に達するまでは制御電圧を上限値に設定し、実変位が減少して目標変位に向かう場合、補正後の見込み変位が目標変位より減少しても実変位が目標変位よりも大きい所定変位に達するまでは制御電圧を下限値に設定する。
【００３９】
このように、補正後の見込み変位が目標変位を超えても、制御電圧を上限値または下限値に設定するので、実変位がより速やかに目標変位に到達できる。
請求項１２に係る発明によると、制御電圧算出手段は、実変位が増加して目標変位に向かう場合、補正後の見込み変位が目標変位より増加しても、実変位が目標変位よりも小さい所定変位に達するまでは目標変位を増加側にオフセットさせ、実変位が減少して目標変位に向かう場合、補正後の見込み変位が目標変位より減少しても、実変位が目標変位よりも大きい所定変位に達するまでは目標変位を減少側にオフセットさせる。
【００４０】
このように、補正後の見込み変位が本来の目標変位を超えても、目標変位を増加側または減少側にオフセットさせるので、実変位が本来の目標変位に近づく方向に通電制御される。したがって、実変位がより速やかに目標変位に到達できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態による可変バルブタイミング装置を示す構成図。
【図２】通電制御におけるデータ流れを示す制御ブロック図。
【図３】回転変位制御時の回転変位および制御電圧の変化を示すタイムチャート。
【図４】回転変位制御を示すフローチャート。
【図５】回転変位制御を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態による特性値学習を示すフローチャート。
【図７】第３実施形態による回転変位制御を示すフローチャート。
【図８】回転変位制御時の回転変位および制御電圧の変化を示すタイムチャート。
【図９】第４実施形態による回転変位制御を示すフローチャート。
【図１０】回転変位制御時の回転変位および制御電圧の変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング制御装置を可変バルブタイミング（ＶＶＴ：Variable Valve Timing）装置に適用した概略構成を図１に示す。
【００４３】
（ＶＶＴ装置２０）
ＶＶＴ装置２０は、ＶＶＴ機構３０、４０と、油圧制御弁（ＯＣＶ：Oil Control Valve）６０、７０とから構成されている。バルブタイミング制御装置である電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）８０は、ＯＣＶ６０、７０を通電制御することによりＶＶＴ機構３０、４０の回転変位を制御する。
【００４４】
内燃機関であるエンジン２のクランク軸４の駆動力は、タイミングチェーン１０により吸気側のＶＶＴ機構３０を介して吸気側カム軸６に伝達され、排気側のＶＶＴ機構４０を介して排気側カム軸８に伝達される。
【００４５】
ＶＶＴ機構３０は、吸気側カム軸６に設けられており、タイミングチェーン１０からクランク軸４の駆動力を受けるスプロケット３２とともに回転するクランク側回転体に対し、吸気側カム軸６とともに回転するカム側回転体の相対的な回転角度を油圧制御することにより、クランク側回転体に対するカム側回転体の相対的な回転位相（回転変位）、すなわちクランク軸４に対する吸気側カム軸６の相対的な回転変位を遅角または進角させる。これにより、吸気側カム軸６によって開閉駆動される図示しない吸気バルブのバルブタイミングが遅角側または進角側に変化する。
【００４６】
尚、本実施形態で、回転変位が変化せず一定の保持位置に対して、回転変位が進角側に変位する方向を回転変位が増加する方向とし、回転変位が遅角側に変位する方向を回転変位が減少する方向とする。
【００４７】
ＶＶＴ機構４０は、排気側カム軸８に設けられており、タイミングチェーン１０からクランク軸４の駆動力を受けるスプロケット４２とともに回転するクランク側回転体に対し、排気側カム軸８とともに回転するカム側回転体の相対的な回転角度を油圧制御することにより、クランク側回転体に対するカム側回転体の相対的な回転変位、すなわちクランク軸４に対する排気側カム軸８の相対的な回転変位を遅角または進角させる。これにより、排気側カム軸８によって開閉駆動される図示しない排気バルブのバルブタイミングが遅角側または進角側に変化する。
【００４８】
より詳細には、ＶＶＴ機構３０およびＶＶＴ機構４０には、クランク側回転体に対してカム側回転体に遅角側に回転する油圧を加える遅角側油圧室、進角側に回転する油圧を加える進角側油圧室が設けられている。そして、後述するＯＣＶ６０、７０への通電を制御することにより、遅角側油圧室および進角側油圧室への作動油の供給状態を制御し、クランク側回転体に対するカム側回転体の回転変位を調整する。
【００４９】
吸気側カム軸６および排気側カム軸８の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号を出力するカム角センサ３４、４４がそれぞれ取り付けられている。さらに、クランク軸４の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ４６が取り付けられている。
【００５０】
クランク軸４に対する吸気側カム軸６および排気側カム軸８の回転変位は、ＶＶＴ機構３０、４０におけるクランク側回転体とカム側回転体との回転変位により制御されるので、クランク軸４に対する吸気側カム軸６および排気側カム軸８の回転変位をＶＶＴ機構３０、４０における回転変位とも言う。
【００５１】
ＶＶＴ機構３０の遅角側油圧室および進角側油圧室とＯＣＶ６０との間、ならびにＶＶＴ機構４０の遅角側油圧室および進角側油圧室とＯＣＶ７０との間には油路が形成されている。
【００５２】
油圧ポンプ５０は、クランク軸４により駆動され、オイルパン５２の作動油を吸入して圧送する。油圧ポンプ５０の吐出側には油供給配管１００が接続しており、油供給配管１００は分岐してＯＣＶ６０、７０にそれぞれ接続している。油供給配管１００からＯＣＶ６０、７０を介してＶＶＴ機構３０、４０に作動油が供給される。
【００５３】
ＯＣＶ６０、７０には、さらに油排出配管１０２が接続している。ＯＣＶ６０、７０と油排出配管１０２とを介して、ＶＶＴ機構３０、ＶＶＴ機構４０から作動油がオイルパン５２に排出される。
【００５４】
ＯＣＶ６０、７０は、ソレノイド６２、７２でスプールを往復駆動する電磁弁で構成されている。ＥＣＵ８０がＯＣＶ６０、７０を通電制御する制御電圧をデューティ制御等により変化させてＯＣＶ６０、７０の駆動電流を変化させることにより、スプールの位置が変化する。そして、ＯＣＶ６０、７０のスプールの位置が変化することにより、ＶＶＴ機構３０、ＶＶＴ機構４０の遅角側油圧室への作動油の供給、遅角側油圧室からの作動油の排出、ならびに進角側油圧室への作動油の供給、進角側油圧室からの作動油の排出が切り替わる。
【００５５】
ＥＣＵ８０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、および入出力インタフェース等からなるマイクロコンピュータにより主に構成されており、ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、各種制御を実行する。
【００５６】
ＥＣＵ８０は、カム角センサ３４、４４およびクランク角センサ４６の出力信号から吸気側カム軸６、排気側カム軸８およびクランク軸４の回転角度位置を検出する。そして、ＥＣＵ８０は、吸気側カム軸６の回転角度位置とクランク軸４の回転角度位置とからクランク軸４に対する吸気側カム軸６の回転変位を検出し、排気側カム軸８の回転角度位置とクランク軸４の回転角度位置とからクランク軸４に対する排気側カム軸８の回転変位を算出する。
【００５７】
また、ＥＣＵ８０は、クランク角センサ４６の出力パルスのカウント数に基づいてエンジン回転数を算出する。さらに、ＥＣＵ８０は、油温センサ８２等の出力信号が示すＶＶＴ機構３０、４０の作動環境条件に基づいて、ＯＣＶ６０を通電制御する制御電圧に対するＶＶＴ機構３０、４０の作動特性を示すＯＣＶ特性値（単に「特性値」とも言う。）をテーブル等から取得する。
【００５８】
（回転変位制御）
ＶＶＴ装置２０により吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングを調整する場合、吸気バルブおよび排気バルブに対して設定する目標変位に違いはあるものの、ＶＶＴ機構３０、４０の作動は実質的に同一であるから、以後、吸気バルブのＶＶＴ機構３０について説明する。
【００５９】
図２に、ＶＶＴ機構３０に対するＥＣＵ８０の回転変位制御の概略構成を示す。回転変位制御は、（１）目標変位設定、（２）実変位検出、（３）ＯＣＶ特性値取得、（４）見込み変位算出、（５）ＯＣＶ６０に対する制御電圧算出、から主に構成されている。
（１）目標変位設定
ＥＣＵ８０は、クランク角センサ４６の出力信号から算出されるエンジン回転数等のセンサ出力信号に基づいてエンジン運転状態を検出する。そして、ＥＣＵ８０は、エンジン運転状態に基づいて、ＶＶＴ機構３０の目標変位を設定する。
（２）実変位検出
ＥＣＵ８０は、クランク角センサ４６とカム角センサ３４とから検出される回転角度位置の差に基づいて、ＶＶＴ機構３０のクランク側回転体に対するカム側回転体の実際の回転変位である実変位、つまりクランク軸４に対する吸気側カム軸６の実変位を検出する。
（３）特性値取得
本実施形態では、ＯＣＶ６０を通電制御する制御電圧に対してＶＶＴ機構３０が作動するときの作動特性の特性値として、（ａ）保持電圧、（ｂ）速度率および（ｃ）時定数を油温等の作動環境条件に基づいて、予め設定しているテーブル等から取得する。
（ａ）保持電圧は、ＶＶＴ機構３０の回転変位を変化させずに目標変位で一定に保持するためにＯＣＶ６０を通電制御する制御電圧である。ＶＶＴ機構３０により、クランク軸４に対するカム軸６の回転変位を変化させずに保持するためには、ＯＣＶ６０を図１に示す状態に保持し、ＶＶＴ機構３０の遅角側油圧室および進角側油圧室からの作動油の排出、ならびに遅角側油圧室および進角側油圧室への作動油の供給を遮断する。これにより、ＶＶＴ機構３０のクランク側回転体に対するカム側回転体の相対回動が規制されるので、クランク軸４に対するカム軸６の回転変位は変化せずに保持される。このように、保持電圧は、回転変位を目標変位に保持するためのＶＶＴ機構３０の静特性を表す。
【００６０】
ＯＣＶ６０に対する制御電圧を保持電圧から上昇または低下させると、ＯＣＶ６０のスプールの位置が図１の状態から移動する。これにより、ＶＶＴ機構３０の遅角側油圧室または進角側油圧室の一方に作動油が供給され、他方から作動油が排出される。
【００６１】
進角側油圧室に作動油が供給され遅角側油圧室から作動油が排出されると、クランク軸４に対してカム軸６が進角側に相対的に変位する。一方、遅角側油圧室に作動油が供給され進角側油圧室から作動油が排出されると、クランク軸４に対してカム軸６が遅角側に相対的に変位する。
（ｂ）速度率は、目標変位に向けてＶＶＴ機構３０が作動するときに、制御電圧と保持電圧との単位電位差当たりにＶＶＴ機構３０の回転変位が変化する変位速度であり、次式（１）で表される。速度率は、ＶＶＴ機構３０の動特性を表す。
【００６２】
速度率＝ＶＶＴ機構３０の変位速度／（制御電圧−保持電圧）  ・・・（１）
（ｃ）時定数は、ＯＣＶ６０に対する制御電圧を保持電圧から変化させたときに、ＶＶＴ機構３０が保持位置から目標変位に変化するときの回転変位の１次遅れの遅れ特性を表す。１次遅れの時定数はＶＶＴ機構３０の動特性を表す。
【００６３】
上記、ＶＶＴ装置２０の保持電圧はＶＶＴ装置２０の静特性を表す特性値であり、速度率および時定数はＶＶＴ装置２０の動特性を表す特性値であり、主に油温等の作動環境条件により変化する。したがって、作動環境条件に応じて予めテーブルを設定しておき、検出した作動環境条件に基づいて適切な特性値を取得する。
（４）見込み変位算出
保持電圧によりＯＣＶ６０を通電制御し、クランク軸４に対するカム軸６の回転変位を変化させずにＶＶＴ機構３０が保持位置に保持している状態から、保持電圧とは異なる制御電圧により通電制御して保持位置とは異なる目標変位に回転変位を変化させる場合、１次遅れを含まないＶＶＴ機構３０の回転変位の見込み変位２００（図３参照）は、次式（２）で表される。尚、図３の（Ａ）は、ＶＶＴ機構３０の回転変位を保持位置から進角側に変化させるときの回転変位および制御電圧の変化を示し、図３の（Ｂ）は、ＶＶＴ機構３０の回転変位を保持位置から遅角側に変化させるときの回転変位および制御電圧の変化を示している。
【００６４】
見込み変位＝∫｛速度率×（制御電圧−保持電圧）｝    ・・・（２）
式（２）に示すように、見込み変位は、回転変位を目標変位に変化させるために制御電圧と保持電圧との電位差を速度率に乗算して算出される変位速度を時間で積算したものである。つまり、見込み変位は、ＯＣＶ６０への通電制御に対してＶＶＴ機構３０が応答するときに、応答遅れがない場合に達すると見込んだ将来の回転変位を表している。
【００６５】
一方、応答遅れを含んだ見込み変位２００の遅れ変位である１次遅れ２０２は、ＯＣＶ６０への通電制御に対してＶＶＴ機構３０が遅れて変位するときの回転変位を表している。
【００６６】
ここで、式（２）で表されるように、見込み変位は、ＶＶＴ装置２０の特性値である保持電圧および速度率から算出されているので、ＶＶＴ装置２０の特性値に誤差があると、見込み変位に変位誤差（単に、見込み変位の誤差とも言う。）が生じる。したがって、誤差の生じている見込み変位からＯＣＶ６０に対する制御電圧を算出すると、ＶＶＴ機構３０の回転変位を高精度に制御できない。
【００６７】
そこで、ＥＣＵ８０は、誤差を考慮して見込み変位を算出し、算出した見込み変位に基づいてＯＣＶ６０を通電制御する。見込み変位の誤差の詳細については後述する。
（５）制御電圧算出
ＥＣＵ８０は、ＶＶＴ機構３０の回転変位が現在の見込み変位２００から目標変位に達するまでに要する制御電圧２１０と保持電圧との電位差の電圧積算値を、次式（３）に基づいて算出する。式（３）で算出した電圧積算値になるようにＯＣＶ６０を通電制御すれば、ＶＶＴ機構３０の回転変位は目標変位に達する筈である。電圧積算値は、図３において制御電圧２１０の斜線で示す面積２１２に相当する。尚、式（３）で使用する見込み変位は、後述する式（７）で算出した補正後の見込み変位である。
【００６８】
電圧積算値＝（目標変位−見込み変位）／速度率          ・・・（３）
ＥＣＵ８０は、極力速やかに回転変位を目標変位に到達させるために、式（３）で算出される電圧積算値からＯＣＶ６０に対する制御電圧を次式（４）で求める。
【００６９】
制御電圧＝（電圧積算値／制御サンプル時間間隔）＋保持電圧  ・・・（４）
制御サンプル時間間隔は、所定の時間間隔で式（４）に基づいて制御電圧を算出する時間間隔を表している。つまり、式（４）で算出される制御電圧は、１回の制御サンプル時間間隔で回転変位を目標変位に到達させるために必要な制御電圧を表している。したがって、式（４）により算出される制御電圧でＯＣＶ６０を通電制御できるのであれば、１回の制御サンプル時間間隔の間、式（４）により算出される制御電圧でＯＣＶ６０を通電制御し、以後は保持電圧で通電制御することにより、ＶＶＴ機構３０の回転変位は目標変位に達することができる。
【００７０】
しかし、ＯＣＶ６０を通電制御するときの制御電圧の規格として上限値と下限値とが設定されているので、式（４）で算出される制御電圧の値が上限値または下限値を超える場合には、制御電圧として上限値または下限値が設定される。本実施形態では、下限値の電圧として０が設定される。
【００７１】
（回転変位制御フローチャート）
図４および図５に示すフローチャートは、一定の制御サンプル時間間隔毎に図４、図５の順に実行される。図４および図５において「Ｓ」はステップを表している。
【００７２】
まず、ＥＣＵ８０は、図４のＳ４００において、前回実行したときに算出した見込み変位に基づいて見込み変位の誤差を算出する。見込み変位２００の誤差は、図３に示す実変位２０４と見込み変位２００の１次遅れ２０２との差により次式（５）で表される。
【００７３】
見込み変位の誤差＝実変位−見込み変位の１次遅れ  ・・・（５）
式（５）で示すように、見込み変位の誤差は、実変位から見込み変位の１次遅れを減算したものであり、適切な見込み変位の１次遅れを算出するためには適切な見込み変位を算出する必要がある。
【００７４】
しかしながら、後述する式（７）に示すように、今回の見込み変位の算出には、見込み変位の誤差が使用される。したがって、今回、式（５）で見込み誤差を算出するときに今回算出する見込み変位は使用できない。
【００７５】
そこで、今回適切な見込み変位を算出するために、前回の適切な見込み変位から見込み変位の１次遅れを算出し、この算出した見込み変位の１次遅れを前回検出した実変位から減算した値を見込み変位の誤差として使用する。そして、算出された見込み変位の誤差を見込み変位に加算して見込み変位を補正する。
【００７６】
ところで、実変位と見込み変位の１次遅れとの差は、見込み変位に対して１次遅れの時定数に応じて遅れて発生する誤差であり、今回算出する見込み変位は、今回算出する、実変位と見込み変位の１次遅れとの差よりも後の将来の値である。したがって、今回の見込み変位の誤差を１次遅れを考慮して算出するためには、実変位と見込み変位の１次遅れとの差を先読みして算出することが望ましい。先読みした見込み変位の誤差は次式（６）で表される。
【００７７】
見込み変位の先読み誤差＝見込み変位の誤差
＋見込み変位の誤差の微分値×先読み時間・・・（６）
見込み変位の誤差の微分値は、（実変位−見込み変位の１次遅れ）の微分値から算出される。そして、その微分値に先読み時間を乗算することにより、式（５）で算出した見込み変位の誤差が先読み時間経過後、つまり今回の見込み変位を算出するタイミングでどの程度増減しているかを算出できる。
【００７８】
したがって、Ｓ４０２においてＥＣＵ８０は、次式（７）に示すように、式（６）で算出した見込み変位の先読み誤差を式（２）の見込み変位に加算することにより、見込み変位を高精度に補正できる。
【００７９】
見込み変位＝∫｛速度率×（制御電圧−保持電圧）｝
＋見込み変位の先読み誤差
＝∫｛速度率×（制御電圧−保持電圧）｝
＋見込み変位の誤差＋見込み変位の誤差の微分値×先読み時間・・・（７）
尚、式（６）、（７）で設定する先読み時間として見込み変位の１次遅れの時定数を設定すると、先読み時間が長すぎ、先読み誤差が不適切になることが経験上分かっている。そこで、先読み時間を時定数×調整値（調整値＜１）とし、時定数よりも短く設定することが望ましい。
【００８０】
次に、図５のＳ４１０においてＥＣＵ８０は、式（３）に基づいて電圧積算値を算出し、Ｓ４１２において式（４）に基づいて制御電圧を算出する。
式（３）、（４）から分かるように、式（７）で算出した見込み変位が目標変位に達し、目標変位と見込み変位との変位差が０になると、電圧積算値は０になるので、制御電圧は保持電圧に設定される。そして、図３に示すように、ＶＶＴ機構３０の実変位２０４は、見込み変位が目標変位に達してから１次遅れの時定数に応じて目標変位に達する。
【００８１】
このように、第１実施形態では、目標変位と、ＯＣＶ６０を通電制御する制御電圧に対してＶＶＴ機構３０が作動するときの応答特性の１次遅れを含まない、将来予測される見込み変位との変位差と、ＶＶＴ装置２０の動特性を表す速度率とに基づいて、式（３）、（４）から電圧積算値および制御電圧を算出する。
【００８２】
これにより、回転変位が目標変位に達するまでに要する予め算出された電圧積算値に基づいて、目標変位への到達時間が極力短くなるように制御電圧を算出できるので、ＶＶＴ機構３０の動特性を向上させ、実変位を目標変位に速やかに到達させることができる。その結果、実変位がエンジン運転状態から設定される最適な目標変位から外れている過渡状態を極力短くできるので、エミッションおよび燃費を向上できる。
【００８３】
さらに、保持位置から目標変位に達するまでに要する制御電圧と保持電圧との電位差の積算値になるように制御電圧によりＶＶＴ装置２０を通電制御することにより、回転変位を目標変位に一致させることができる。したがって、動特性を向上させてもフィードバック制御のように目標変位に対するオーバーシュートや振動等が生じ静特性が低下することを防止できる。これにより、実変位が目標変位から外れている時間を極力短くできるので、エミッションおよび燃費を向上できる。
【００８４】
このように、本実施形態では、ＯＣＶ６０を通電制御する制御電圧に対して、ＶＶＴ機構３０の静特性を低下させることなく動特性を向上させることができる。
そして、見込み変位の先読み誤差に基づいて見込み変位を補正するので、ＶＶＴ装置２０の特性値に誤差があっても見込み変位を高精度に補正できる。したがって、ＯＣＶ６０、７０を用いた本実施形態の油圧制御式のＶＶＴ装置２０のように、油温等の作動環境に応じてＶＶＴ装置２０の特性値が大きく変化する構成において、静特性の低下を防止しつつ動特性を向上させる上で特に効果的である。
【００８５】
［第２実施形態］
第１実施形態で説明した、予めテーブルに設定されている作動特性の特性値（基本特性値とも言う。）には、ＶＶＴ装置２０の機差および経時変化等により誤差が生じることがある。基本特性値に誤差が生じると、見込み変位と、見込み変位および基本特性値から算出される制御電圧にも誤差が生じる。
【００８６】
そこで、第２実施形態では、第１実施形態で実行する見込み変位の補正に加え、予めテーブルに設定しているＶＶＴ装置２０の基本特性値自体を補正することにより、見込み変位を高精度に算出し、見込み変位および特性値に基づいて制御電圧を高精度に算出する。
【００８７】
第２実施形態では、次式（８）〜（１０）により、保持電圧、速度率および時定数の基本特性値を補正する。
保持電圧＝基本保持電圧×｛１＋∫（見込み変位の誤差×保持電圧ゲイン）｝
・・・（８）
速度率＝基本速度率×｛１＋∫（見込み変位の誤差×速度率ゲイン）｝
・・・（９）
時定数＝基本時定数×｛１＋∫（見込み変位の誤差×時定数ゲイン）｝
・・・（１０）
見込み変位は式（２）から算出されるので、基本保持電圧が大きくなる方に基本保持電圧の誤差が生じているほど見込み変位は小さくなる。そして、見込み変位の誤差は式（５）から算出されるので、基本保持電圧が大きくなる方に基本保持電圧の誤差が生じ見込み変位が小さくなるほど、見込み変位の誤差は大きくなる。したがって、基本保持電圧を補正する保持電圧ゲインの値は負である。
【００８８】
また、見込み変位は式（２）から算出されるので、基本速度率が大きくなる方に基本速度率の誤差が生じているほど見込み変位は大きくなる。そして、見込み変位の誤差は式（５）から算出されるので、基本速度率圧が大きくなる方に基本速度率の誤差が生じ見込み変位が大きくなるほど、見込み変位の誤差は小さくなる。したがって、基本速度率を補正する速度率ゲインの値は正である。
【００８９】
また、見込み変位の誤差は式（５）から算出されるので、基本時定数が大きくなる方に基本時定数の誤差が生じ見込み変位の１次遅れが小さくなるほど、見込み変位の誤差は大きくなる。したがって、基本時定数を補正する時定数ゲインの値は負である。
【００９０】
次に、基本特性値を学習して補正する特性値学習を図６のフローチャートに基づいて説明する。
図６のフローチャートにおいて、ＥＣＵ８０は、ＶＶＴ装置２０の作動環境条件に基づいて、テーブルから基本特性値を取得し（Ｓ４２０）、ＶＶＴ機構３０の実際の実変位速度が所定速度より小さいか否かを判定する（Ｓ４２２）。実変位速度は、回転変位の変化率から算出できる。
【００９１】
ＶＶＴ機構３０の実変位速度が所定速度以上の場合（Ｓ４２２：Ｎｏ）、ＶＶＴ機構３０は回転変位が目標変位に向かう過渡状態であり、ＶＶＴ装置２０の作動特性のうち動特性の方が静特性よりも見込み変位の誤差に関与している。そこで、ＶＶＴ機構３０の実変位速度が所定速度以上の場合（Ｓ４２２：Ｎｏ）、ＥＣＵ８０は、動特性である速度率および時定数を学習し、式（９）、（１０）に基づいて速度率および時定数を補正する（Ｓ４２４）。この場合、ＥＣＵ８０は保持電圧を学習しない。
【００９２】
一方、ＶＶＴ機構３０の実変位速度が所定速度より小さい場合（Ｓ４２２：Ｙｅｓ）、ＶＶＴ機構３０は回転変位が目標変位に近づいている状態であり、ＶＶＴ装置２０の作動特性のうち静特性の方が動特性よりも見込み変位の誤差に関与している。そこで、ＶＶＴ機構３０の実変位速度が所定速度より小さい場合（Ｓ４２２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０は、静特性である保持電圧を学習し、式（８）に基づいて保持電圧を補正する（Ｓ４２６）。この場合、ＥＣＵ８０は速度率および時定数を学習しない。
【００９３】
このように、ＶＶＴ機構の実変位速度に応じて静特性または動特性の一方を補正し、他方を補正しないことにより、基本特性値の補正精度を向上させつつ、基本特性値の補正時間を短縮できる。
【００９４】
ここで速度率および時定数は、共にＶＶＴ装置２０の動特性を表すので、見込み変位の誤差に与える動特性の影響として、速度率および時定数がそれぞれどの程度の割合を占めているかを判別することは困難である。仮に速度率および時定数の両方を補正すると、動特性が不安定になり易いので、補正量を小さくすることが望ましい。その結果、動特性を補正して見込み変位の誤差を補正できるまでの補正期間が長くなる恐れがある。
【００９５】
そこで、速度率および時定数のうち一方を補正することにより、動特性が不安定になることを抑制することが考えられる。この場合、動特性が不安定になりにくいので、動特性の補正量を大きくし、動特性を補正して見込み変位の誤差を短時間で解消することができる。
【００９６】
尚、式（９）、（１０）に基づいて速度率および時定数を適切に補正できるのであれば、動特性として速度率および時定数の両方を補正してもよい。
また、ＶＶＴ機構３０の実変位速度に関わらず、見込み変位の誤差に基づいて、速度率および時定数の少なくとも一方と、保持電圧とを補正してもよい。
【００９７】
［第３実施形態］
第３実施形態による回転変位制御を図７および図８に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００９８】
図７のフローチャートは一定の制御サンプル時間間隔毎に実行される。Ｓ４３０においてＥＣＵ８０は、目標変位が実変位よりも十分大きいか否かを判定する。そして、目標変位が実変位よりも十分大きい、つまり図８の（Ａ）に示すように、実変位２０４が、目標変位よりも小さい所定の閾値以下の場合（Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、実変位が所定変位である所定閾値に達するまで、ＥＣＵ８０は、ＯＣＶ６０を通電制御する制御電圧を上限値に設定する（Ｓ４３２）。この場合、見込み変位が目標変位を超えても、図８の（Ａ）に斜線２１４で示すように、制御電圧として上限値が設定される。
【００９９】
目標変位が実変位よりも十分大きくなく（Ｓ４３０：Ｎｏ）、目標変位が実変位よりも十分小さい、つまり図８の（Ｂ）に示すように、実変位２０４が、目標変位よりも大きい所定の閾値以上の場合（Ｓ４３４：Ｙｅｓ）、実変位２０４が所定閾値に達するまで、ＥＣＵ８０は、ＯＣＶ６０を通電制御する制御電圧を下限値に設定する（Ｓ４３６）。この場合、見込み変位が目標変位を超えても、図８の（Ｂ）に斜線２１４で示すように、制御電圧として下限値が設定される。
【０１００】
目標変位が実変位よりも十分大きくなく（Ｓ４３０：Ｎｏ）、目標変位が実変位よりも十分小さくない場合（Ｓ４３４：Ｎｏ）、つまり、図８の（Ａ）、（Ｂ）において、実変位が閾値を超えて目標変位に向かっている間、ＥＣＵ８０は、図５に示す制御電圧の算出と同様に、Ｓ４３８、Ｓ４４０において制御電圧を算出する。
【０１０１】
この場合、見込み変位は目標変位を超えているので、図８の（Ａ）において斜線２１６で示すように電圧積算値は負の値になり、図８の（Ｂ）において斜線２１６で示すように電圧積算値は正の値になる。
【０１０２】
したがって、図８の（Ａ）では、Ｓ４４０において算出される制御電圧が下限値以下の場合には制御電圧として下限値が設定され、Ｓ４４０において算出される制御電圧が下限値よりも大きい場合には保持電圧よりも小さく下限値よりも大きい値が制御電圧として設定される。
【０１０３】
また、図８の（Ｂ）では、Ｓ４４０において算出される制御電圧が上限値以上の場合には制御電圧として上限値が設定され、Ｓ４４０において算出される制御電圧が上限値よりも小さい場合には保持電圧よりも大きく上限値よりも小さい値が制御電圧として設定される。
【０１０４】
つまり、実変位が目標変位に近づくと、保持電圧に対し大小関係が逆の制御電圧でＯＣＶ６０が通電制御されるので、目標変位に向かっていたＶＶＴ機構３０は、変位速度を低下させながら目標変位に近づく。そして、実変位が所定閾値を超えてから見込み変位が目標変位に達すると、制御電圧は保持電圧に設定される。
【０１０５】
また、見込み変位が目標変位を超えてから実変位が閾値を超えるまでに積算される斜線２１４に示す電圧積算値と、実変位が閾値を超えてから保持電圧に対し大小関係が逆の制御電圧で通電制御されることにより見込み変位が目標変位に戻るまでに積算される斜線２１６に示す電圧積算値とは、符号が逆で絶対値は同じである。したがって、斜線２１４と斜線２１６との合計は０になる。つまり、第１実施形態と第３実施形態とで、保持位置から目標変位に回転変位を変化させるために要する電圧積算値は等しい。
【０１０６】
このように、第３実施形態では、保持位置から目標変位に回転変位を変化させる場合、目標変位が実変位よりも十分に大きいか、または十分に小さい場合、見込み変位が目標変位を超えても、保持電圧ではない制御電圧でＯＣＶ６０を制御するので、第１実施形態に比べ、実変位が目標変位に速やかに近づく。
【０１０７】
［第４実施形態］
第４実施形態による回転変位制御を図９および図１０に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【０１０８】
図９のフローチャートは一定の制御サンプル時間間隔毎に実行される。Ｓ４５０においてＥＣＵ８０は、目標変位が実変位よりも十分大きいか否かを判定する。そして、目標変位が実変位よりも十分大きい、つまり図１０の（Ａ）に示すように、実変位２０４が、目標変位よりも小さい所定の閾値以下の場合（Ｓ４５０：Ｙｅｓ）、実変位が所定閾値に達するまで、ＥＣＵ８０は、オフセットを加えて目標変位を更に増加側の進角側にした値を、Ｓ４６０で電圧積算値を算出するときに使用する制御用目標変位として設定し（Ｓ４５２）、Ｓ４６０、Ｓ４６２に処理を移行する。
【０１０９】
Ｓ４５２で加算するオフセットは、例えば、制御用目標変位が最も進角側の最進角位置になるように設定される。これにより、Ｓ４６０で算出される電圧積算値は、見込み変位が本来の目標変位を超えても、図１０の（Ａ）に斜線２１４で示すように正の値になり、例えば制御電圧の上限値によりＯＣＶ６０が通電制御される。
【０１１０】
目標変位が実変位よりも十分大きくなく（Ｓ４５０：Ｎｏ）、目標変位が実変位よりも十分小さい、つまり図１０の（Ｂ）に示すように、実変位２０４が、目標変位よりも大きい所定の閾値以上の場合（Ｓ４５４：Ｙｅｓ）、実変位２０４が所定閾値に達するまで、ＥＣＵ８０は、オフセットを減じて目標変位を更に減少側の遅角側にした値を、Ｓ４６０で電圧積算値を算出するときに使用する制御用目標変位として設定し（Ｓ４５６）、Ｓ４６０、Ｓ４６２に処理を移行する。
【０１１１】
Ｓ４５６で減算するオフセットは、例えば、制御用目標変位が最も遅角側の最遅角位置になるように設定される。これにより、Ｓ４６０で算出される電圧積算値は、見込み変位が本来の目標変位を超えても、図１０の（Ｂ）に斜線２１４で示すように負の値になり、例えば制御電圧の下限値によりＯＣＶ６０が通電制御される。
【０１１２】
目標変位が実変位よりも十分大きくなく（Ｓ４５０：Ｎｏ）、目標変位が実変位よりも十分小さくない場合（Ｓ４５４：Ｎｏ）、つまり、図１０の（Ａ）、（Ｂ）において、実変位が閾値を超えて本来の目標変位に向かっている間、ＥＣＵ８０は、本来の目標変位を制御用目標変位として設定し（Ｓ４５８）、Ｓ４６０、Ｓ４６２に処理を移行する。
【０１１３】
この場合、見込み変位は本来の目標変位が設定されている制御用目標変位を超えているので、図１０の（Ａ）において斜線２１６で示すように電圧積算値は負の値になり、図１０の（Ｂ）において斜線２１６で示すように電圧積算値は正の値になる。
【０１１４】
したがって、図１０の（Ａ）では、Ｓ４６２において算出される制御電圧が下限値以下の場合には制御電圧として下限値が設定され、制御電圧が下限値よりも大きい場合には保持電圧よりも小さく下限値よりも大きい値が制御電圧として設定される。
【０１１５】
また、図１０の（Ｂ）では、Ｓ４６２において算出される制御電圧が上限値以上の場合には制御電圧として上限値が設定され、制御電圧が上限値よりも小さい場合には保持電圧よりも大きく上限値よりも小さい値が制御電圧として設定される。
【０１１６】
つまり、実変位が目標変位に近づくと、保持電圧に対し大小関係が逆の制御電圧でＯＣＶ６０が通電制御されるので、目標変位に向かっていたＶＶＴ機構３０は、変位速度を低下させながら目標変位に近づく。そして、実変位が所定閾値を超えてから見込み変位が本来の目標変位に達すると、制御電圧は保持電圧に設定される。
【０１１７】
また、第３実施形態と同様に、斜線２１４に示す電圧積算値と斜線２１６に示す電圧積算値とは、符号が逆で絶対値は同じである。したがって、斜線２１４と斜線２１６との合計は０になる。つまり、第１実施形態と第４実施形態とで、保持位置から目標変位に回転変位を変化させるために要する電圧積算値は等しい。
【０１１８】
このように、第４実施形態では、保持位置から目標変位に回転変位を変化させる場合、目標変位が実変位よりも十分に大きいか、または十分に小さい場合、目標変位にオフセットを加えるかオフセットを減じて制御用目標変位を設定することにより、見込み変位が本来の目標変位を超えても、保持電圧ではない制御電圧でＯＣＶ６０を制御するので、第１実施形態に比べ、実変位が目標変位に速やかに近づく。
【０１１９】
以上説明した上記複数の実施形態によれば、ＶＶＴ装置２０の作動特性を表す特性値のうち動特性に関与する速度率を用いて、ＯＣＶ６０に対する通電制御によりＶＶＴ機構３０の回転変位が変化するときの見込み変位を算出し、応答遅れを含まず実変位よりも将来の回転変位を表す見込み変位が目標変位に達するまでに要する電圧積算値を算出している。
【０１２０】
目標変位と見込み変位との差を速度率で除算して算出された電圧積算値は電圧と時間とを乗算した値であるから、電圧積算値に基づいて制御電圧を算出し、電圧積算値になるようにＶＶＴ装置２０を制御電圧により通電制御すれば、回転変位を目標変位に一致させることができる。そして、目標変位への到達時間が極力短くなるように電圧積算値に基づいて制御電圧を算出すれば、ＶＶＴ装置の動特性を極力向上できる。
【０１２１】
また、本実施形態では、実変位と見込み変位の１次遅れとの差を見込み変位の変位誤差として算出し、算出された変位誤差を見込み変位に加算して見込み変位を補正するので、ＶＶＴ装置２０の作動特性を表す特性値に誤差が生じていても、見込み変位を適切に補正できる。その結果、ＶＶＴ装置２０の作動を安定させ、静特性の低下を防止しつつ、動特性を向上させることができる。
【０１２２】
本実施形態では、エンジン２が本発明の内燃機関に相当し、クランク軸４が本発明の駆動軸に相当し、吸気側カム軸６及び排気側カム軸８が本発明のカム軸に相当し、ＶＶＴ装置２０が本発明の可変バルブタイミング装置に相当し、ＥＣＵ８０が本発明のバルブタイミング制御装置に相当する。そして、ＥＣＵ８０は、本発明の実変位検出手段、変位算出手段、誤差算出手段、変位補正手段、積算値算出手段、制御電圧算出手段、特性補正手段として機能する。
【０１２３】
また、図４のＳ４００およびＳ４０２の処理は、本発明の実変位検出手段、変位算出手段、誤差算出手段および変位補正手段が実行する機能に相当する。
図５のＳ４１０の処理は本発明の積算値算出手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１２の処理は本発明の制御電圧算出手段が実行する機能に相当する。
【０１２４】
図６のＳ４２２〜Ｓ４２６の処理は本発明の特性補正手段が実行する機能に相当する。
図７のＳ４３０〜Ｓ４３６およびＳ４４０、ならびに図９のＳ４５０〜Ｓ４５８およびＳ４６２の処理は本発明の制御電圧算出手段が実行する機能に相当し、図７のＳ４３８および図９のＳ４６０の処理は本発明の積算値算出手段が実行する機能に相当する。
【０１２５】
［他の実施形態］
上記実施形態では、吸気バルブ、排気バルブの開閉駆動用にそれぞれカム軸６、８が設けられ、カム軸６、８に対してＶＶＴ機構３０、４０をそれぞれ設けるＶＶＴ装置２０にＥＣＵ（バルブタイミング制御装置）８０を適用した。これに対し、吸気バルブ、排気バルブの開閉駆動用に共通のカム軸が設けられ、吸気バルブ、排気バルブのバルブタイミング調整用に１個のＶＶＴ機構を設けるＶＶＴ装置に本発明のバルブタイミング制御装置を適用してもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態では、油圧制御によりクランク軸４に対するカム軸６、８の回転変位を調整するＶＶＴ装置２０をＥＣＵ８０が通電制御した。これ以外にも、電動モータ制御によりクランク軸４に対するカム軸６、８の回転変位を調整するＶＶＴ装置をＥＣＵ８０が通電制御してもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
２：エンジン（内燃機関）、４：クランク軸（駆動軸）、６：吸気側カム軸、８：排気側カム軸、２０：ＶＶＴ装置（可変バルブタイミング装置）、３０、４０：ＶＶＴ機構（可変バルブタイミング機構、可変バルブタイミング装置）、６０、７０：ＯＣＶ（油圧制御弁、可変バルブタイミング装置）、８０：ＥＣＵ（バルブタイミング制御装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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